Startseite > Optoelektronik > Displays > Was In-Plane Switching leisten kann

LCD-Technologie im Überblick

Was In-Plane Switching leisten kann

21. Oktober 2015, 15:26 Uhr | Heinz-Dieter Speidel

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

IPS- versus VA-Panels

In-Plane Switching (IPS) ist eine LCD-Technologie und basiert auf dem Prinzip der horizontal und homogen angeordneten Kristallmoleküle, wodurch sich die Lesbarkeit, das Kontrastverhalten und die Farbstabilität stark verbessern.

Matchmaker+ Anbieter zum Thema

zu Matchmaker+

Bei der Vertical-Alignment-Technologie (VA) sind die Kristallmoleküle hingegen vertikal angeordnet, um den Blickwinkel und die Reaktionszeit durch eine einfache Änderung der Pixelstruktur gegenüber der TN-Technologie zu verbessern. VA-Panels nutzen zudem ein homogenes elektrisches Feld, in dem die Flüssigkristalle aber inhomogen angeordnet sind. Darüber hinaus ist die Zelle unterteilt, um einen gleichmäßigen Kontrast zu erzielen.

Im Vergleich dazu nutzen IPS-Panels zwar auch ein homogenes elektrisches Feld, jedoch sind hier die Flüssigkristalle homogen gruppiert. Dadurch können in diesen Panels die Flüssigkristalle einfach und effizient angesteuert werden. Das Ergebnis ist eine kürzere Reaktionszeit kombiniert mit einem großen Betrachtungswinkel und kontrastreichen, hellen Bildern ohne Farbverfälschung im Vergleich zu VA (Bild 1). IPS-Displays werden aufgrund der hohen Farbgenauigkeit und der kräftigen Farbdarstellung oft von Fotografen und Designern benutzt, finden ihren Einsatz aber auch in den verschiedensten Geräten – vom kleinen Handy bis zum Digital-Signage-Großbildschirm.

IPS-Panels lassen sich verhältnismäßig einfach erkennen: Bei Berührung der Oberfläche (Bild 2), bleiben die Bilder stabil, flackern also nicht. Dies ist beispielsweise in Räumen oder an Orten von Vorteil, wo Publikumsverkehr herrscht oder produziert wird. Auch treten bei Berührung des Bildschirms keine Aufhellungen auf, die Bildqualität verschlechtert sich nicht. Werden hingegen VA-Displays berührt, entstehen wellenartige Effekte und eventuell Farbveränderungen am Panel.

Der Hauptvorteil der IPS-Panels ist, dass die Farben außergewöhnlich gleichmäßig bleiben, sogar wenn das Display aus einem extremen Winkel betrachtet wird. Ein weiterer Vorteil der vereinfachten Struktur und des homogenen elektrischen Feldes ist eine geringere Energieaufnahme, denn: Sind für jedes Pixel zwei Transistoren nötig (VA, siehe Bild 1), erfordert das Ansteuern mehr Energie. Der LG-Unternehmensbereich „Display“ hat viele Jahre sowohl In-Plane Switching (IPS) als auch Twisted Nematic (TN) nebeneinander in seinen Neuerungen eingesetzt und weiter erforscht. In den rund 20 Forschungsjahren traten die Grenzen von TN gegenüber IPS jedoch immer deutlicher hervor. Vor allem bei den technisch immer anspruchsvolleren Gaming- und Bildbearbeitungsanwendungen rückte TN zunehmend in den Hintergrund. LG setzt heute auf IPS für Touchscreen-, E-Book-, 3D-, OLED- und Flexibel-Displays. Es gibt übrigens Anbieter, die ihre Displays mit „IPS-α“ bezeichnen. Vom technischen Standpunkt aus betrachtet gibt es aber keine Unterschiede – das α weist lediglich auf einen anderen Hersteller hin.

Direkter Vergleich der drei Technologien IPS, VA und TN

Grundsätzlich ist es so, dass TN-Panels einen schlechteren (geringeren zulässigen) Blickwinkel haben als IPS- oder VA-Panels. Der Unterschied ist dabei am besten beim Betrachten perspektivisch von der Seite aus zu erkennen. TN-Panels schneiden bei sehr seitlicher Betrachtung auch ungünstig ab. Das wäre an sich kein Problem, wenn das Bild immer aus der gleichen Frontal-Position heraus betrachtet würde. Wenn diese sich aber ändert, die Pivot-Funktion benutzt wird oder das Display auch zum gemeinsamen Kino-Abend vieler nebeneinander sitzender Personen dient, ist ein TN-Panel nicht ideal. Es gibt jedoch andere Aspekte, die durchaus erwähnenswert sind. Bei IPS kommt es beispielsweise zu keinen Kontrastverschiebungen an den Rändern – ein Problem vieler VA-Panels, wenn der Betrachter nicht absolut mittig vor dem Gerät sitzt.

In Sachen Farbtiefe haben die IPS- und VA-Displays immer die Nase vorn, denn für beste Farbwiedergabe benötigt ein Panel mindestens 8 bit Farbtiefe, besser sogar 10 bit. Das können TN-Panels nicht leisten. 10-bit-Displays gibt es also in letzter Zeit immer häufiger. Die meisten von ihnen setzen auf FRC (Frame Rate Control), um die Farbtiefe von 8 bit auf 1,07 Milliarden Farben zu vergrößern. Bislang gibt es nur sehr wenige echte 10-bit-Modelle. Die Geräte, die dies bieten, sind zumeist extrem teuer. Einige Displays offerieren darüber hinaus zusätzliche Verbesserungen wie erweiterte interne Look-up Tables (LUTs), die sogar eine noch größere Farbpalette bereitstellen können. Das kann helfen, Farbverlauf und -Wiedergabe-Möglichkeiten zu verbessern. Man findet diese Konzepte zumeist in High-End-Professional-Monitoren, die deutlich teurer sind als andere Geräte. Der Farbumfang (Colour Gamut) wiederum beschreibt die Gesamtzahl aller möglichen Farbtöne, die ein Monitor darstellen kann.

IPS- und VA-Panels verfügen in der Regel über den größten Farbumfang. Um zusätzlich noch Tiefe und Echtheit der dargestellten Farben zu erhöhen, hat LG beispielsweise die ColorPrime-Technologie entwickelt, die jetzt auch im TV-Bereich Anwendung findet. Sie ermöglicht die Nutzung der gesamten Farbpalette für eine exakte Abbildung von Farbtönen und Schattierungen. IPS-Panels haben konstruktionsbedingt eine sehr gute Farb-Wiedergabetreue. Unabhängig von der eigentlichen Hardware spielt aber auch die Kalibrierung eine wichtige Rolle in der Darstellung. So besitzen alle IPS-Modelle von LG bereits eine Werkskalibrierung, die dem europäischen Sehstandard von 6500 K entspricht. Eine mangelhafte Farb-Wiedergabetreue kann zudem auch auf das jeweilige Gerätemodell oder den Anbieter zurückzuführen sein. Da es bei der Wiedergabetreue stark auf die Qualität der Kalibrierung und des Geräts ankommt, sind die oben genannten Faktoren wie Betrachtungswinkel, Farbtiefe und Farbumfang ausschlaggebender, wenn es darum geht, die Vorteile der IPS-Technologie zu skizzieren.